▲호명산 정상에 위치한 청평양수발전소 상부댐 전경. 사진 청평양수발전소 제공
재생에너지가 확대되면서 낮 시간 발전량 급증으로 일부 원자력발전소의 가동을 줄이거나 중단하는 문제가 현실화되고 있다. 기존 재생에너지 확대에 따른 전력공급의 간헐성을 보완할 대책으로 기대됐던 에너지저장장치(ESS)가 여전히 기술적 안정성, 경제성이 부족한 상황에서 원전과 재생에너지 확대를 차질없이 진행하기 위해 양수발전이 대안으로 떠오르고 있다.
양수발전은 낮 시간에 발전량이 많은 재생에너지의 전기를 사용해 댐으로 물을 끌어올리고 재생에너지 발전량이 없는 밤 시간에 낙차를 이용해 발전하는 원리다. 즉 전력이 넘칠 때는 전력을 쓰고 전력이 필요할 때는 전력을 생산해주는 수력발전 형식 대규모 에너지저장장치(ESS)다. 발전량이 날씨에 따라 일정하지 않은 태양광과 풍력 등의 재생에너지를 보완하는 전력수급 안정을 위한 필수수단으로 전력계통 안정화에 기여하는 바가 크다.
여기에 연료비가 들지 않고 탄소배출도 없는 친환경 발전원이라는 가치가 부각되며 기존 한국수력원자력과 수자원공사 외에 발전공기업들도 무탄소전원 확대 차원에서 앞다퉈 사업에 뛰어들고 있다. 우리나라는 청평, 삼랑진, 무주, 양양, 청송, 예천, 산청에서 7개 4.7기가와트(GW) 용량의 양수발전소를 운영하고 있다. 3개 1.8GW 용량이 건설 중이다. 2036년 완공 목표로 1.75GW 용량 규모가 조만간 착공될 예정이다.
양수발전은 수소저장, 공기압축, 리튬이온전지, 납축전지 등 여러 에너지저장 수단 가운데 수명이 가장 길고 비용이 저렴하다. 또한 유일하게 100년 이상 사용이 가능하며, 해외에서는 수십년 사용 후에도 높은 가격으로 매각되고 있다.
다만, 국내 양수발전소들은 환경과 전력시장 안정화에 큰 기여를 하고 있음에도 이같은 사회적 편익을 제대로 보상받지 못해 만성적인 적자 구조를 면치 못하고 있다. 업계에서는 탄소중립 달성과 안정적 전력계통 운영을 위해 양수발전에 대한 보상현실화를 촉구하고 있다.
양수발전은 특성상 대기하는 시간이 많고 전력계통 안정화를 위해 기동정지가 잦은 반면 이를 보상해주는 용량요금(CP) 지급비율이 다른 발전원에 비해 3분의 1 수준에 불과하다. 한국수력원자력이 매년 2000억원에 달하는 적자를 감당하고 있는 실정이다.
양수발전은 특성상 수익을 극대화하려면 전력가격이 저렴한 시간에 물을 끌어올리고 가격이 높은 시간에 발전해야 한다. 하지만 실시간으로 전력계통 안정화를 위해 대응하다보니 반대로 운영되는 경우가 많다. 전력도매가격(SMP)은 한 시간마다 달라지는데 이같은 가격변동을 양수발전이 사실상 시장에서 활용할 수 없는 구조이기 때문이다.
실제 한국수력원자력이 국내 최초로 건설해 운영 중인 청평양수발전소(1979년 준공)의 경우 기동정지 횟수가 연 200회(2개 호기) 기준으로 설계됐다. 그러나 최근 재생에너지가 급격히 늘어남에 따라 최대 1200회까지 기동정지가 발생하면서 설비과부하와 적자 심화에 시달리고 있다.
청평양수발전소 관계자는 “전력계통 안정화에 기여한다는 자부심을 가지고 일하고 있지만 항상 적자이기 때문에 사기가 떨어지는 것이 사실"이라며 “시장 가격에 따른 양수발전 운영이 사실상 어렵기 때문에 실시간 시장으로 발전소를 운영할 수 있도록 전력시장 제도 개편이 필요하다. ESS 기반의 발전원을 위한 최소한의 특별 법안도 필요하다"고 말했다.
전문가들은 정산 방식 개정과 함께 양수발전 등 에너지저장장치들도 전력도매시장에 참여할 수 있도록 해줘야 한다고 강조한다.
유승훈 서울과학기술대학교 창의융합대학 학장은 “일본과 우리나라는 '전력 섬'으로 자원이 부족하다는 점에서 비슷하다. 그런데 일본은 우리보다 인구는 2.4배 많은데 5.7배의 양수발전을 운영하고 있다. 우리나라도 더 많이 필요해 보인다. 그래서 10차 전기본에서도 양수발전 설비를 추가했지만 건설을 위한 예비타당성 조사가 순조롭지는 않았다. 양수발전의 편익에 대한 계량화가 충분치 않았기 때문"이라고 지적했다.
이어 “앞으로 추가물량에 대해서도 엄격한 기준이 적용될 것 같다. 또한 한수원이 시장형 공기업인 만큼 편익과 함께 사업성도 고려돼야 한다. 지금의 적자구조를 어떻게 개선할지에 대한 해법이 필요하다"며 “정부가 전력시장에서 양수발전에 대한 적절한 보상방안을 마련해줘야 할 것으로 보인다. 그래야 후속사업이 계속 진행될 것 같다"고 조언했다.
전력당국은 11차 전력수급기본계획에서 양수발전의 편익을 제대로 보상하기 위해 정책을 재설계하는 등 적극 지원하겠다는 입장이다.
전력거래소 관계자는 “최근 분산에너지 시대와 맞물려 신재생에너지 확대가 이뤄지면서 기존의 양수발전이 아닌, ESS에 버금가는 더욱 커진 중요한 위치를 양수발전이 차지하고 있다"며 “양수발전은 화력발전과 원전 등의 발전 중지를 줄일 수 있는 등 편익이 많이 있지만 현재 전력시장에서 차익거래만으로는 투자비 회수와 편익 보상이 어려울 수 있다. 장기 정책을 진지하게 마련해야 한다. 시급하지만 쉽지 않은 과제"라고 정책 재설계 필요성을 밝혔다.
산업부 관계자도 “양수발전 확대를 위해서는 편익에 대한 계량화가 필요하다는 데 공감하고 있다"며 “또한 설비 확대를 위해 선진국들처럼 환경단체와 잘 협상을 하고 이해관계자들을 충분히 설득할 수 있도록 노력할 방침"이라고 말했다.
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